La Neve

 La neve è un tipo di precipitazione atmosferica nella forma di acqua ghiacciata cristallina ( il ghiaccio è acqua allo stato solido. E' un solido cristallino trasparente : a pressione atmosferica standard la transizione di fase avviene quando l'acqua liquida viene raffreddata sotto lo 0° C),formata da una moltitudine di cristalli di ghiaccio (cioè in formazioni la cui struttura spaziale mostra una disposizione ordinata,rigida e regolare),tutti aventi di base una simmetria esagonale e spesso anche una geometria frattale,ma ognuno di tipo diverso e spesso aggregati tra loro in maniera casuale a formare fiocchi di neve. Dal momento che è composta da piccole parti grezze è un materiale granulare

(cioè è un insieme di particelle solide,di dimensioni sufficientemente grandi da non renderle soggette a fluttuazioni o moti termici). Ha una struttura aperta, ed è soffice a meno che non sia sottoposta a una pressione esterna. La disciplina che studia le caratteristiche della neve è la nivolgia.

La vita di un cristallo di neve inizia all'interno dell'atmosfera ; essa contiene spesso umidità,data dal vapore acqueo,cioè dalle molecole di acqua sotto forma di gas in sospensione nell'aria. Se la temperatura si abbassa,le molecole si condensano (cioè giungono allo stato liquido formando tante piccole goccioline) attorno a particelle chiamate nuclei ( i nuclei di condensazione sono micro- particelle di varia natura fortemente igroscopiche,cioè aventi affinità con l'acqua che entrano in gioco nella formazione,ovvero condensazione,delle nubi in atmosfera) appunto,di condensazione (perciò sali, pollini o polveri presenti nell'atmosfera) che hanno un diametro medio di 1 γm. Se la temperatura dell'aria è al di sotto degli 0° C è possibile che invece di acqua liquida ,si formino minuscoli cristalli di ghiaccio. Perché ciò avvenga sono necessari dei nuclei di congelamento ,simili a quelli di condensazione. Non tutte le particelle che fungono da nuclei di condensazione possono essere anche nuclei di congelamento ; al diminuire della temperatura dell'aria il loro numero aumenta ed è molto più facile la formazione,tramite congelamento,di cristalli di ghiaccio. La dimensione e la massa (è una grandezza fisica propria dei corpi materiali che ne determina il comportamento dinamico quando sono soggetti all'influenza di forze esterne) dei cristalli di ghiaccio aumentano e cominciano a subire più sensibilmente l'azione della forza di gravità,iniziando a cadere. La forma finale di un cristallo di neve dipende da una serie di variabili : come la temperatura,la velocità di caduta e l'umidità dell'aria incontrata. La velocità con cui la massa del cristallo aumenta dipende dalla temperatura : i cristalli che passano attraverso un'atmosfera più fredda sono più piccoli di quelli passati attraverso un'atmosfera più calda. Inoltre un'atmosfera più calda può contenere più umidità,dando luogo a nevicate più abbondanti. Una volta caduto al suolo il cristallo di neve subisce una serie di trasformazioni (metamorfismi) che ne modificano la forma iniziale e le caratteristiche fisiche. La trasformazione della neve dipende dalla temperatura all'interno del manto nevoso (che è legata alla temperatura dell'aria) e dal contenuto di acqua della neve (che dipende dalla sua origine). Il metamorfismo modifica la densità del manto nevoso,che può variare da un minimo di 50 a un massimo di 200 kg/m3 subito dopo una nevicata. La densità della neve influisce,a sua volta,sulla stabilità e sulla compattezza del manto nevoso stesso e,quindi,sulla sicurezza dell'ambiente.

Perché i bracci dei cristalli di neve che formano i fiocchi sono perfettamente simmetrici e allo stesso tempo non ci sono due cristalli di neve identici ?

La risposta risiede nelle differenti condizioni ambientali che due cristalli diversi posti a una certa distanza tra loro subiscono durante il processo di formazione, accrescimento o caduta ovvero nel fatto che la distanza “tra” i cristalli di neve è molto maggiore di quella “interna” al medesimo cristallo. Data la simmetria iniziale esagonale della struttura cristallina del ghiaccio comune (derivante direttamente dalla struttura molecolare dell'acqua : è un composto chimico

H2 O,i cui 2 atomi di idrogeno sono legati all'atomo di ossigeno con un legame covalente polare) i bracci del cristallo di neve crescono indipendentemente in un ambiente che è ritenuto spazialmente e temporalmente molto variabile in temperatura,umidità,e così via. Questo ambiente è ritenuto relativamente omogeneo nello spazio di un singolo fiocco e questo porta i bracci a crescere in modo molto regolare e simmetrico,rispondendo in modo uguale a un ambiente uguale,come alberi che non imparentati tra loro rispondono ai cambiamenti ambientali facendo crescere serie simili di anelli nel tronco. La neve si forma nell'atmosfera quando il vapore acqueo a temperatura inferiore ai 5°C,brina attorno ai cosiddetti germi cristallini (sono microparticelle di varia natura che entrano in gioco nei processi di genesi o formazione dei cristalli di ghiaccio) passando dallo stato gassoso a quello solido formando cristalli di ghiaccio i quali cominciano a cadere verso il suolo quando il loro peso (la forza peso è,in fisica,la forza che un campo gravitazionale esercita su un corpo avente massa) supera la spinta contraria di galleggiamento (è basato sul principio di Archimede : ogni corpo immerso in un fluido subisce una forza diretta dal basso verso l'alto di intensità equiparabile alla forza peso del fluido spostato) nell'aria e raggiungono il terreno senza sciogliersi. Questo accade quando la temperatura al suolo è minore di 2°C (in condizioni di umidità bassa è possibile avere fiocchi al suolo anche a temperature lievemente superiori). La neve è bianca (come tutti la vediamo),anche se è composta da cristallini di ghiaccio trasparenti ( la trasparenza è la proprietà fisica che permette alla luce di passare attraverso un materiale,mentre la traslucenza permette alla luce di passarvi attraverso in modo diffuso) come l'acqua. Essa appare bianca perché ogni raggio di luce che attraversa un cristallo di neve viene leggermente riflesso; così,di cristallo in cristallo,la luce continua ad essere riflessa e deviata fino a riemergere in una direzione casuale (riflessione diffusa : è una riflessione non speculare,in cui un raggio di luce che incide sulla superficie non viene rimandato indietro,ma viene diffuso su molte direzioni casuali). Così il raggio di luce che giunge all'occhio è la somma di tutta la luce che è emessa in quella direzione,ed è composta dalla somma di tutti i colori dello spettro (è l'insieme di tutte le possibili frequenze della radiazione elettromagnetica),dato che i cristallini di ghiaccio non assorbono alcun colore. Ai nostri occhi arrivano tutti i colori di partenza,vediamo però il bianco più predominante perché è la somma di tutti essi.

Una volta caduta al suolo la neve tende a compattarsi sotto il proprio peso in misura tanto maggiore e veloce quanto più spessa e umida è la coltre nevosa e, tanto maggiore è l'eventuale fusione potendo subire processi in reazione alle condizioni ambientali. La neve può essere classificata in :

. imbiancata : leggera caduta di neve,quanto può bastare a ricoprire in modo disomogeneo il terreno.

. leggera e polverosa : quando è appena caduta se si è sotto 0 e con poca umidità dell'aria.

. pesante : quando la temperatura va sopra lo 0,la neve diventa umida e un po' più pesante.

.grande e pesante : se si è sopra lo 0,i fiocchi si uniscono in agglomerati più grandi e a terra la neve diventa molto pesante e facilmente compattatile,ideale per giocare a pallate di neve.

. Ghiacciata : quando la temperatura scende successivamente sotto lo zero la neve ghiaccia,e prende la consistenza di polvere mista a ghiaccio,scarsamente umida e difficilmente compattabile e inutilizzabile per costruzioni o palle di neve.

. trasformata : successivi passaggi sopra e sotto lo zero portano la neve a divenire molto compatta,quasi come in pista,spesso anche con crosta di rigelo, ed è il tipo di neve che si trova in primavera.

. con crosta : il vento e l'umidità e/o i successivi passaggi sopra e sotto lo zero formando una crosta molto rigida e spessa sopra la neve polverosa,meno spessa sulla neve più molle.

La neve accumulata al suolo può seguire 2 strade : fondersi nei periodi più caldi come in primavera e in estate,oppure conservarsi se le temperature rimangono costanti sotto lo zero ; in questo caso avviene al di sopra del limite delle nevi perenni (è la quota al di sopra della quale la neve accumulata non si scioglie in nessuna stagione ). Il ghiaccio che si forma dal 5°anno in poi va a formare il ghiacciaio (è una grande massa di ghiaccio delle regioni montane e polari,appartenente alle formazioni nevose perenni,formatisi dalle nevi sotto l'azione del gelo ).